CN112081561A - 一种用于新型水下悬浮管汇的浮筒装置机构及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于新型水下悬浮管汇的浮筒装置机构及其使用方法,其中装置机构包括四个浮筒,每个浮筒内部设置有多个浮筒层,每个浮筒层的外壁设置有单独的气阀和水阀,且每个浮筒的外部配置有一根进气管,每个浮筒层通过气阀与进气管相连通,四个浮筒的进气管的进气端向上汇集形成一根进气总管。本发明公开的用于水下悬浮管汇的浮筒装置机构及其使用方法,大幅度降低了水下悬浮管汇的下放安装、维修和回收等操作的难度,提高了水下悬浮管汇悬浮系统海洋环境下工作区域变化的适应性。
Description
技术领域
本发明涉及海洋石油开发技术领域,具体涉及一种用于新型水下悬浮管汇的浮筒装置机构及新型水下悬浮管汇的安装、回收方法。
背景技术
随着海洋油气开发的发展,水下生产系统的应用也越来越广泛。水下管汇作为水下系统的关键组成部分,具有优化管线布局形式,使用灵活、可分阶段开发等优点,而被广泛应用于水下油气开发领域。
现有的水下管汇坐落在海底上,不仅对海底地形要求稿,增加了水下管汇的下放安装的困难,还需要水下管汇直接固定于水下桩基基础上,导致水下管汇不易解脱而难以弃置,一旦发生故障后,维修不便,且无法回收。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于新型水下悬浮管汇的浮筒装置机构及其使用方法,用以解决现有水下管汇下放安装困难、维修不便和无法回收的问题。
本发明提供一种新型水下悬浮管汇的浮筒装置机构,包括四个浮筒,四个所述浮筒分别安装在水下悬浮管汇主体四个角上,每个所述浮筒内部设置有多个浮筒层,多个所述浮筒层自上而下依次层状分布,每个所述浮筒层的外都壁设置有单独的气阀和水阀,且每个所述浮筒的外部配置有一根进气管,每个所述浮筒层通过所述气阀与所述进气管相连通,四个所述浮筒的进气管的进气端向上汇集形成一根进气总管。
优选地,所述水阀为直通电磁阀,多个所述水阀分别与每个所述浮筒的多个浮筒层的内部相连通。
优选地,所述气阀为三通电磁阀,包括浮筒层对接口、进气口和排气口,多个所述气阀的浮筒层对接口分别与每个所述浮筒的多个浮筒层的内部相连通,多个所述气阀的进气管口与所述进气管相连通。
优选地,所述浮筒层的气阀和水阀分别设置于浮筒层的上部和底部。
优选地,所述浮筒的多个所述水阀自上而下依次直线设置形成水阀纵列,所述水阀纵列配置有水阀保护架,所述水阀保护架固定于浮筒的外壁上,所述水阀的内端固定于水阀保护架上且与浮筒内部相连通;所述浮筒的多个所述气阀自上而下依次直线设置形成气阀纵列,所述气阀纵列配置有气阀保护架,所述浮筒的进气管设置于所述气阀保护架内;所述气阀的浮筒层对接口和进气口分别固定于浮筒的筒壁与气阀保护架,且所述气阀的浮筒层对接口与浮筒内部相连通,所述气阀的进气口穿过气阀保护架与进气管相连通。
优选地,所述浮筒上设置有吊装保护框架,所述吊装保护框架包括十字形纵向框架、环向箍座和底座,所述浮筒的顶部设置有十字形架,浮筒的侧身设置有四条纵向杆,四条所述纵向杆分别与十字形架的四端固定连接形成十字形纵向框架,浮筒的底部设置有底座,浮筒的侧身设置有环向箍座,十字形纵向框架的四条纵向杆的底部与所述底座可拆卸连接,环向箍座与十字形纵向框架的四条纵向杆中部可拆卸连接。
优选地,所述浮筒顶部的十字形架上设置有四个吊耳。
本发明还涉及一种新型水下悬浮管汇的安装方法,采用上述的浮筒装置机构,该安装方法包括以下步骤:
步骤S1:四个浮筒分别安装在水下悬浮管汇主体四个角上,浮筒内部充满压缩气体,并使用钢丝缆绳吊装水下悬浮管汇主体及四个浮筒,使之漂浮在海面上;
步骤S2:打开气阀,浮筒层内的压缩气体经气阀排到海水中,同时打开水阀,海水经水阀进入浮筒层内,浮筒层内部逐步排除气体充入海水,浮筒的重力增大,直至水下悬浮管汇主体及四个浮筒的重力微大于浮力;
步骤S3:关闭气阀和水阀,保持钢丝缆绳处于张紧状态,水下悬浮管汇主体及四个浮筒的整体结构匀速下放,直至水下悬浮管汇主体到达工作位置附近;
步骤S4:打开气阀,进气总管通过进气管向气阀充入气体,气体进入浮筒层内,同时打开水阀,浮筒层内的海水经水阀排出浮筒层,持续进行浮筒层的充气排水,直至水下悬浮管汇主体到达预定位置;
步骤S5:水下机器人进行水下悬浮管汇主体的设备安装,并解脱钢丝缆绳;
步骤S6:通过进气总管向气阀充入气体并排出内部海水,略微调整四个浮筒的悬浮姿态,以扶正水下悬浮管汇主体。
本发明还涉及一种新型水下悬浮管汇的回收方法,采用上述的浮筒装置机构,该回收方法包括以下步骤:
步骤A:水下悬浮管汇主体停止生产;
步骤B:水下悬浮管汇主体的外部管线解脱;
步骤C:打开气阀,进气总管通过进气管向气阀充入气体,气体进入浮筒层内,同时打开水阀,浮筒层内的海水经水阀排出浮筒层,水下悬浮管汇主体及四个浮筒逐渐上升;
步骤D:重复步骤C,持续进行浮筒层的充气排水,直至水下悬浮管汇主体及四个浮筒临近海面;
步骤E:打开气阀,浮筒层内的压缩气体经气阀排到海水中,同时打开水阀,海水经水阀进入浮筒层内,浮筒层内部逐步排除气体充入海水,浮筒的重力增大,直至水下悬浮管汇主体及四个浮筒减速运动到达海面;
步骤F:装备回收。
本发明的有益效果是:
本发明公开的一种用于新型水下悬浮管汇的浮筒装置机构及其使用方法,通过进气总管、进气管和气阀为浮筒层充气或排气,通过水阀充水或排水,以充气排水或充水排气来改变浮筒层的重力与浮力的关系,进而调节水下悬浮管汇主体悬浮在海水中高度,以实现水下悬浮管汇的安装、解脱及回收,大幅度降低了水下悬浮管汇的下放安装、维修和回收等操作的难度,提高了水下悬浮管汇悬浮系统在海洋环境下工作区域变化的适应性。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的浮筒的外部三维侧视图;
图2为本发明实施例1提供的浮筒的内部结构示意图;
图3为本发明实施例1提供的气阀的结构示意图;
图4为本发明实施例1提供的浮筒的正面视图;
图5为本发明实施例1提供的气阀纵列的放大示意图。
具体实施方式
实施例1
实施例1提供一种用于新型水下悬浮管汇的浮筒装置机构,使用该浮筒装置机构可大大优化新型水下悬浮管汇的安装和回收,实现水下悬浮管汇的安装、解脱及回收,下面对其结构进行详细描述。
该浮筒装置机构包括四个浮筒1,四个浮筒1分别设置于水下悬浮管汇主体四个角上。具体地,四个浮筒1通过机械结构安装在水下悬浮管汇主体的四个角上形成一个整体结构。
参考图1和2,每个浮筒1内部设置有多个浮筒层10,多个浮筒层10自上而下依次层状分布。为了防止在极端情况下浮筒某一层发生破裂,关闭该层阀门时水下管汇系统仍然可以正常工作,具体地,浮筒1内部分为五层,每个浮筒1从上自下依次分设有第一浮筒层A、第二浮筒层B、第三浮筒层C、第四浮筒层D和第五浮筒层E。
每个浮筒层10的外壁设置有单独的气阀2和水阀3,且每个浮筒1的外部配置有一根进气管4,具体地,每个浮筒1包括五个气阀2和五个水阀3。
水阀3为直通电磁阀,五个水阀3分别对应与五个浮筒层10的内部相连通,即每个浮筒层10的外壁上配置一个气阀2。
参考图3,气阀2为三通电磁阀,包括浮筒层对接口21、进气口22和排气口23,五个气阀2的浮筒层对接口21分别与五个浮筒层10的内部相连通,五个气阀2的进气管口22与进气管4相连通,即每个浮筒层10的外壁上配置一个水阀3。
四个浮筒1的进气管4的进气端向上汇集形成一根进气总管。
为了方便进排气和进排水,浮筒层10的气阀2设置于浮筒层10的上部,浮筒层10的水阀3设置于浮筒层10的底部,如图2所示。
参考图4和图5,为了将多个水阀3安全固定于浮筒1的外壁上,浮筒1的多个水阀3自上而下依次直线设置形成水阀纵列,水阀纵列配置有水阀保护架30,水阀保护架30固定于浮筒1的外壁上,水阀3的内端固定于水阀保护架30上且穿过浮筒1的筒壁与浮筒1内部相连通。
参考图1和图5,为了将多个气阀2安全固定于浮筒1的外壁上,浮筒1的多个气阀2自上而下依次直线设置形成气阀纵列,气阀纵列配置有气阀保护架20,气阀保护架20固定于浮筒1的外壁上,浮筒1的进气管4设置于气阀保护架20内。气阀2的浮筒层对接口21和进气口22分别固定于浮筒1的筒壁与气阀保护架20,且气阀2的浮筒层对接口21穿过浮筒1的筒壁与浮筒1内部相连通,气阀2的进气口22穿过气阀保护架20与进气管4相连通。
为了方便运输及安装过程浮筒单独进行吊装,且利于安装和拆卸,参考图1,浮筒1上设置有吊装保护框架,吊装保护框架包括十字形纵向框架11、环向箍座13和底座12。
浮筒1的顶部设置有十字形架,浮筒1的侧身设置有四条纵向杆,四条纵向杆分别与十字形架的四端固定连接形成十字形纵向框架11,浮筒1的底部设置有底座12,浮筒1的侧身设置有环向箍座13,十字形纵向框架11的四条纵向杆的底部与底座12通过螺栓连接,环向箍座13与十字形纵向框架11的四条纵向杆中部通过螺栓连接。由于浮筒1壁厚整体厚较薄,十字形纵向框架11、环向箍座13及底座12共同组成的吊装保护框架,有利于增强吊装的安全性。
为了方便吊装时挂设吊钩,该浮筒1顶部的十字形架上设置有四个吊耳14,该吊耳14的选用规格要求可参见国家标准GB/T 35981-B30,具体地,四个吊耳14分别设置于十字形架上的四根杆上,且关于十字形架的中心对称。
其中,浮筒1的底座12固定于水下桩基基础上;进气总管用于操作人员在平台上控制气体的协同注入;水阀3用于控制海水的进水与排水;气阀2用于控制气体的进气与排气,当进气管3对浮筒1充气时,气阀2的进气口22与浮筒层对接口21连通,浮筒层10进气;排气时,浮筒层对接口21与排气口23连通,浮筒层10内的气体直接排到海水中。
实施例2
实施例2提供一种新型水下悬浮管汇的安装方法,采用实施例1提供的浮筒装置机构,该安装方法包括以下步骤:
漂浮于海面:四个浮筒1分别安装在水下悬浮管汇主体四个角上,浮筒1内部充满压缩气体,并使用钢丝缆绳吊装水下悬浮管汇主体及四个浮筒1,使之漂浮在海面上;
排气充水:打开气阀2,浮筒层10内的压缩气体经气阀2排到海水中,同时打开水阀3,海水经水阀3进入浮筒层10内,浮筒层10内部逐步排除气体充入海水,浮筒1的重力增大,直至水下悬浮管汇主体及四个浮筒1的重力微大于浮力;
下放至工作位置附近:关闭气阀2和水阀3,保持钢丝缆绳处于张紧状态,水下悬浮管汇主体及四个浮筒1的整体结构匀速下放,直至水下悬浮管汇主体到达工作位置附近;
下放至预定位置:打开气阀2,进气总管通过进气管4向气阀2充入气体,气体进入浮筒层10内,同时打开水阀3,浮筒层10内的海水经水阀3排出浮筒层10,持续进行浮筒层10的充气排水,直至水下悬浮管汇主体到达预定位置;
设备安装:水下机器人进行水下悬浮管汇主体的设备安装,并解脱钢丝缆绳;
姿态调整:通过进气总管向气阀2充入气体并排出内部海水,略微调整四个浮筒1的悬浮姿态,以扶正水下悬浮管汇主体,以保证水下悬浮管汇主体的稳定性。
其中,在"姿态调整步骤"中,四个浮筒可以分别进行单独控制,在作业过程中若水下悬浮管汇两侧受力不均,乃至水下悬浮管汇主体发生倾斜时,通过对四个浮筒分别进行悬浮姿态微调,以扶正水下悬浮管汇主体。其中,浮筒1内部分5层设计,一旦在水下发生极端情况浮筒1的某一层发生破裂后,关闭该层的气阀,调节该浮筒1剩余四层悬浮姿态,仍能保证悬浮的水下悬浮管汇主体正常工作。
实施例3
实施例3提供一种新型水下悬浮管汇的回收方法,采用实施例1提供的浮筒装置机构,当悬浮的水下悬浮管汇主体的装备需要回收与维修时,可对其进行回收,该回收方法包括以下步骤:
步骤A:水下悬浮管汇主体停止生产;
步骤B:水下悬浮管汇主体的外部管线解脱;
步骤C:打开气阀2,进气总管通过进气管4向气阀2充入气体,气体进入浮筒层10内,同时打开水阀3,浮筒层10内的海水经水阀3排出浮筒层10,水下悬浮管汇主体及四个浮筒1逐渐上升;
步骤D:重复步骤C,持续进行浮筒层10的充气排水,直至水下悬浮管汇主体及四个浮筒1临近海面;
步骤E:打开气阀2,浮筒层10内的压缩气体经气阀2排到海水中,同时打开水阀3,海水经水阀3进入浮筒层10内,浮筒层10内部逐步排除气体充入海水,浮筒1的重力增大,直至水下悬浮管汇主体及四个浮筒1减速运动到达海面;
步骤F:装备回收。
虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种新型水下悬浮管汇的浮筒装置机构,其特征在于,包括四个浮筒(1),四个所述浮筒(1)分别安装在水下悬浮管汇主体四个角上,
每个所述浮筒(1)内部设置有多个浮筒层(10),多个所述浮筒层(10)自上而下依次层状分布,每个所述浮筒层(10)的外都壁设置有单独的气阀(2)和水阀(3),且每个所述浮筒(1)的外部配置有一根进气管(4),每个所述浮筒层(10)通过所述气阀(2)与所述进气管(4)相连通,
四个所述浮筒(1)的进气管(4)的进气端向上汇集形成一根进气总管。
2.如权利要求1所述的浮筒装置机构,其特征在于,
所述水阀(3)为直通电磁阀,多个所述水阀(3)分别与每个所述浮筒(1)的多个浮筒层(10)的内部相连通。
3.如权利要求1所述的浮筒装置机构,其特征在于,
所述气阀(2)为三通电磁阀,包括浮筒层对接口(21)、进气口(22)和排气口(23),多个所述气阀(2)的浮筒层对接口(21)分别与每个所述浮筒(1)的多个浮筒层(10)的内部相连通,多个所述气阀(2)的进气管口(22)与所述进气管(4)相连通。
4.如权利要求1所述的浮筒装置机构,其特征在于,
所述浮筒层(10)的气阀(2)和水阀(3)分别设置于浮筒层(10)的上部和底部。
5.如权利要求3所述的浮筒装置机构,其特征在于,
所述浮筒(1)的多个所述水阀(3)自上而下依次直线设置形成水阀纵列,所述水阀纵列配置有水阀保护架(30),所述水阀保护架(30)固定于浮筒(1)的外壁上,所述水阀(3)的内端固定于水阀保护架(30)上且与浮筒(1)内部相连通;
所述浮筒(1)的多个所述气阀(2)自上而下依次直线设置形成气阀纵列,所述气阀纵列配置有气阀保护架(20),所述浮筒(1)的进气管(4)设置于所述气阀保护架(20)内;所述气阀(2)的浮筒层对接口(21)和进气口(22)分别固定于浮筒(1)的筒壁与气阀保护架(20),且所述气阀(2)的浮筒层对接口(21)与浮筒(1)内部相连通,所述气阀(2)的进气口(22)穿过气阀保护架(20)与进气管(4)相连通。
6.如权利要求1所述的浮筒装置机构,其特征在于,
所述浮筒(1)上设置有吊装保护框架,所述吊装保护框架包括十字形纵向框架(11)、环向箍座(13)和底座(12),
所述浮筒(1)的顶部设置有十字形架,浮筒(1)的侧身设置有四条纵向杆,四条所述纵向杆分别与十字形架的四端固定连接形成十字形纵向框架(11),浮筒(1)的底部设置有底座(12),浮筒(1)的侧身设置有环向箍座(13),十字形纵向框架(11)的四条纵向杆的底部与所述底座(12)可拆卸连接,环向箍座(13)与十字形纵向框架(11)的四条纵向杆中部可拆卸连接。
7.如权利要求6所述的浮筒装置机构,其特征在于,
所述浮筒(1)顶部的十字形架上设置有四个吊耳(14)。
8.一种新型水下悬浮管汇的安装方法,采用如权利要求1至7任一所述的浮筒装置机构,其特征在于,该安装方法包括以下步骤:
步骤S1:四个浮筒(1)分别安装在水下悬浮管汇主体四个角上,浮筒(1)内部充满压缩气体,并使用钢丝缆绳吊装水下悬浮管汇主体及四个浮筒(1),使之漂浮在海面上;
步骤S2:打开气阀(2),浮筒层(10)内的压缩气体经气阀(2)排到海水中,同时打开水阀(3),海水经水阀(3)进入浮筒层(10)内,浮筒层(10)内部逐步排除气体充入海水,浮筒(1)的重力增大,直至水下悬浮管汇主体及四个浮筒(1)的重力微大于浮力;
步骤S3:关闭气阀(2)和水阀(3),保持钢丝缆绳处于张紧状态,水下悬浮管汇主体及四个浮筒(1)的整体结构匀速下放,直至水下悬浮管汇主体到达工作位置附近;
步骤S4:打开气阀(2),进气总管通过进气管(4)向气阀(2)充入气体,气体进入浮筒层(10)内,同时打开水阀(3),浮筒层(10)内的海水经水阀(3)排出浮筒层(10),持续进行浮筒层(10)的充气排水,直至水下悬浮管汇主体到达预定位置;
步骤S5:水下机器人进行水下悬浮管汇主体的设备安装,并解脱钢丝缆绳;
步骤S6:通过进气总管向气阀(2)充入气体并排出内部海水,略微调整四个浮筒(1)的悬浮姿态,以扶正水下悬浮管汇主体。
9.一种新型水下悬浮管汇的回收方法,采用如权利要求1至7任一所述的浮筒装置机构,其特征在于,该回收方法包括以下步骤:
步骤A:水下悬浮管汇主体停止生产;
步骤B:水下悬浮管汇主体的外部管线解脱;
步骤C:打开气阀(2),进气总管通过进气管(4)向气阀(2)充入气体,气体进入浮筒层(10)内,同时打开水阀(3),浮筒层(10)内的海水经水阀(3)排出浮筒层(10),水下悬浮管汇主体及四个浮筒(1)逐渐上升;
步骤D:重复步骤C,持续进行浮筒层(10)的充气排水,直至水下悬浮管汇主体及四个浮筒(1)临近海面;
步骤E:打开气阀(2),浮筒层(10)内的压缩气体经气阀(2)排到海水中,同时打开水阀(3),海水经水阀(3)进入浮筒层(10)内,浮筒层(10)内部逐步排除气体充入海水,浮筒(1)的重力增大,直至水下悬浮管汇主体及四个浮筒(1)减速运动到达海面;
步骤F:装备回收。
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